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2023-08-10 10:18:16
什么是 6G？使用 MATLAB 對 6G 支持技術進行建模與仿真
2023-08-10 10:18:16 來源: 電子創新網
什么是 6G？
6G 是下一代移動無線通信系統，旨在提供更包容和可持續的無線連接。6G 研發旨在大幅提高當前 5G 通信系統的性能，使 6G 網絡的運行速度更快、處理的帶寬更大并且延遲更低。
因此，6G 系統可以催生新的應用，如虛擬和增強現實 (VR/AR)、人工智能 (AI)、車聯網、工業自動化、通過非地面網絡 (NTN) 的全覆蓋、通信傳感一體化以及低功耗無線通信。
【資料圖】
當您準備好開始使用 6G 時，可以使用 MATLAB? 及其無線通信工具來加速您的 6G 系統設計。
使用 MATLAB 中開放、可編輯和可自定義的算法作為 6G 設計的起點。
使用 MATLAB 中易用的自定義波形生成、硬件連接和 AI 建模功能持續測試您的設計。
同時優化 6G 系統的數字、射頻和天線陣列組件，使您能夠更高效地探索多維設計空間。
使用 MATLAB 產品同時優化 6G 無線系統的數字、射頻/模擬和天線/陣列組件。
6G 的演進之路
無線通信標準大約每 10 年升級一代。作為 3GPP 版本 15 的一部分，5G 標準首次發布于 2018 年，目前仍在持續演進中。例如，下一個 5G 標準（版本 18）稱為 5G-Advanced，將于 2024 年發布。與此同時，下一代 6G 系統的研發正在緊鑼密鼓地進行中。據大多數觀察人士估計，標準化機構 ITU（國際電信聯盟）將在 2026 年左右發布 IMT-2030 文檔，對 6G 愿景和需求進行設定。3GPP（第三代伙伴關系計劃）標準化機構將在 2028 年至 2030 年間的某個時候根據這些需求制定 6G 標準規范。
6G 網絡標準化和交付的預計時間軸。
6G 的應用
盡管 6G 系統需求尚未最終確定，但許多專家都認為，6G 網絡將建立在 5G 和 5G-Advanced 系統成功的基礎之上，并支持以下新應用：
多感官擴展現實和觸覺反饋 - 支持不同設備、更高的數據速率和更低的延遲
立體媒體流和遠程呈現 - 支持立體內容、三維數據集和全息呈現
互聯工業自動化 - 支持農業機械化和遠程醫療等領域的工業物聯網和大規模機器類型通信
自動駕駛汽車和群系統 - 增強 V2X 通信、車聯網、無人機和機器人
覆蓋范圍極廣和聯所未連 - 使用非地面網絡 (NTN) 和衛星通信彌合“數字鴻溝”，將偏遠、農村和未開發地區的人們連接在一起
超低功耗和零能耗 - 直接從無線電波中獲取能量，大幅降低無線系統的功耗
6G 的關鍵技術
盡管 6G 系統的具體規范尚未確定，但專家們認為以下技術將催生新的應用和功能：
包括亞太赫茲通信在內的新頻率
人工智能和機器學習
可重構智能表面 (RIS)
通信傳感一體化
新數字波形
包括亞太赫茲通信在內的新頻率
6G 通信系統中將很有可能使用 7-24 GHz 頻段和亞太赫茲頻段（大于 100 GHz）內的新頻率。而這又會催生新的頻譜管理方法，加快數據速率和傳輸速度，增加 6G 網絡容量和傳輸帶寬，同時減少網絡干擾。
使用無線波形發生器在 MATLAB 中生成和可視化自定義 5G 波形，有助于您識別、設計和調節創新的 6G 波形。
通信傳感一體化
6G 將充分發揮將無線網絡的定位和傳感功能與其通信功能集成的優勢。這種集成可以獲取更準確的室內空間、范圍、障礙物和定位信息并將其發送給網絡，從而顯著提高室內通信場景的性能。此外，通過引入亞太赫茲頻譜中的新頻率，6G 系統可以通過利用類似雷達的技術為非常精確的傳感鋪平道路。
基于 AI 方法的室內傳感和定位技術有助于改進室內無線連接。在 MATLAB 中生成的圖像。
人工智能和機器學習
5G-Advanced 系統中已采用了人工智能和機器學習方法。6G 網絡將延續這種趨勢，依然使用數據驅動的 AI 方法，以便更好地配置、優化和自行組織無線通信。6G 無線通信標準將支持基于 AI 的空中接口以改進功能，如聯合壓縮和編碼、波束成形、信道狀態信息 (CSI) 壓縮以及定位。
借助 Deep Learning Toolbox?，您可以在 MATLAB 中訓練和測試深度學習網絡，以用于無線通信問題分析和設計。
可重構智能表面
6G 研究可能還會借助可重構智能表面 (RIS) 的潛力，使我們能夠動態地和程式化地控制信號在發射機和接收機之間的傳播。通過這項技術，我們可以通過更改表面材料的電磁屬性來反射和主動引導傳入的信號。
可重構智能表面有助于確保用戶設備獲得最高的接收信號功率。
使用 MATLAB 進行 6G 建模和仿真
MATLAB 能夠幫助應對 6G 無線通信工作流中的一系列設計挑戰。
使用 MATLAB、5G Toolbox? 和其他基于 MATLAB 的無線通信工具，您可以現在就對 6G 無線通信系統進行建模和仿真，并評估其支持技術的影響。
使用開放的 MATLAB 函數針對 6G 創建和優化您的知識產權 (IP)，并將您的創新與現有基準進行比較。
探索當前 5G 標準允許的參數之外的 6G 波形生成（采用新頻段、帶寬和參數集）。
針對大規模 MIMO、更大帶寬和更高采樣率擴展您的仿真。通過將大型和長期運行的仿真分布在多個核、集群或云上并利用 GPU 來對其進行管理。
針對新毫米波和亞太赫茲頻率執行更快速、更準確的射頻組件建模。
在毫米波和亞太赫茲頻段內對傳播損耗和信道模型進行仿真。
執行端到端鏈路級仿真、場景建模、軌道傳播和可視化，以對非地面網絡 (NTN) 進行建模。
探索射頻傳感，并通過分析射頻波形來檢測場景中是否存在事件或人。
研究可重構智能表面 (RIS) 對整個系統性能的影響。
應用人工智能 (AI) 方法，包括機器學習、深度學習或強化學習工作流，以解決 6G 無線通信問題。
來源：MATLAB
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